Ảnh hưởng của mô hình đồng nhất hóa vật liệu tới hệ số động lực học của dầm Sandwich 2D-FGM hai pha dưới tác dụng của lực di động

Bài viết phân tích ảnh hưởng của mô hình đồng nhất hóa vật liệu đến hệ số động lực học của dầm sandwich 2D-FGM hai pha dưới tác động của lực di động được thực hiện bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của mô hình đồng nhất hóa vật liệu tới hệ số động lực học của dầm Sandwich 2D-FGM hai pha dưới tác dụng của lực di động BÀI BÁO KHOA HỌC ẢNH HƯỞNG CỦA MÔ HÌNH ĐỒNG NHẤT HÓA VẬT LIỆU TỚI HỆ SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA DẦM SANDWICH 2D-FGM HAI PHA DƯỚI TÁC DỤNG CỦA LỰC DI ĐỘNG Bùi Văn Tuyển1, Phạm Vũ Nam1 Tóm tắt: Phân tích ảnh hưởng của mô hình đồng nhất hóa vật liệu đến hệ số động lực học của dầm sandwich 2D-FGM hai pha dưới tác động của lực di động được thực hiện bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Lõi của dầm là thuần gốm, trong khi hai lớp ngoài làm từ vật liệu có cơ tính biến đổi hai chiều (2D-FGM) với tính chất hiệu dụng được đánh giá bằng mô hình Voigt và mô hình Mori- Tanaka. Trên có sở lý thuyết biến dạng trượt bậc ba cải tiến, phần tử dầm hai nút với 10 bậc tự do được xây dựng và sử dụng để thiết lập phương trình chuyển động dạng rời rạc. Đáp ứng động lực học của dầm giản đơn được tính toán với sự trợ giúp của phương pháp Newmark. Kết quả số nhận được cho thấy ảnh hưởng rõ nét của mô hình đồng nhất hóa vật liệu đến các đặc trưng động lực học được nghiên cứu chi tiết. Từ khóa: Dầm sandwich 2D-FGM, lực di động, phương pháp phần tử hữu hạn. 1. GIỚI THIỆU CHUNG * vào các tính chất vật liệu thay đổi theo chiều Vật liệu có cơ tính biến thiên (FGM) là loại dày. Nhằm tăng khả năng chịu tải phức tạp và vật liệu composite thế hệ mới, được tạo từ hai để tối ưu hóa vật liệu, các phần tử kết cấu có cơ hay nhiều thành phần, thông thường là gốm và tính biến thiên theo hai chiều được chế tạo và kim loại, trong đó tỷ phần thể tích của các vật nghiên cứu gần đây. Phương pháp phần tử hữu liệu thành phần thay đổi liên tục theo một hoặc hạn được Rajasekaran và Khaniki (Rajasekaran nhiều hướng không gian. Với sự thay đổi liên et al, 2018) sử dụng trong nghiên cứu dao động tục, trơn của tính chất cơ-lý theo tọa độ không tự do của dầm Euler-Bernoulli 2DFGM có vết gian, FGM khắc phục được các nhược điểm cố nứt. Gan và cộng sự (Gan et al, 2015) tính toán hữu của vật liệu composite truyền thống như sự đáp ứng động lực học của dầm FGM tập trung ứng suất, tách lớp... Với ưu điểm này, Timoshenko dưới tác dụng của lực di động. FGM ngày càng được sử dụng rộng rãi để chế Songsuwan và cộng sự (Songsuwan et al, 2015) tạo các phần tử kết cấu dùng trong nhiều ngành nghiên cứu ảnh hưởng của sự phân bố vật liệu công nghiệp khác nhau, đặc biệt trong các môi theo chiều cao tới dao động của dầm sandwich trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, có sự ăn Timoshenko chịu tác động của tải trọng điều mòn của a-xit (Birman et al, 2007). FGM ngày hòa di động.Tác giả Şimşekvà cộng sự (Şimşek nay được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các et al, 2017) cũng đã phân tích dao động của dầm ngành công nghiệp, từ hàng không, vũ trụ, dân sandwich FGM dưới tác dụng đồng thời của hai dụng, năng lượng nguyên tử, quốc phòng và lực di động. thậm chí cả trong y học. Bài báo này đã tiến hành phân tích dao động Các công bố về dao động dầm sandwich của dầm sandwich 2D-FGM hai pha dưới tác FGM tới thời điểm hiện tại chủ yếu tập trung động của lực di động. Lõi của dầm là thuần gốm 1 trong khi hai lớp ngoài là 2D-FGM với cơ tính Khoa Cơ khí, Trường Đại học Thủy lợi KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 81 (12/2022) 11 thay đổi theo cả chiều cao và chiều dài dầm. Hai 2. MÔ HÌNH DẦM VÀ PHƯƠNG mô hình đồng nhất hóa vật liệu, mô hình Voigt PHÁP TÍNH và mô hình Mori-Tanaka được sử dụng để đánh 2.1. Mô hình dầm giá các tính chất hiệu dụng của vật liệu hai lớp Xét dầm sandwich 2D-FGM chịu tác động ngoài. Đáp ứng động lực học của dầm với biên của lực di động F, như minh họa trên hình 1. Tỷ tựa giản đơn được tính toán với sự trợ giúp của phần thể tích của pha kim loại (Vm) và pha gốm phương pháp tích phân trực tiếp Newmark. Sự (Vc) của hai lớp ngoài dầm thay đổi theo cả ảnh hưởng của hai mô hình đến hệ số động lực chiều cao và chiều dài dầm theo quy luật hàm học của dầm được đánh giá chi tiết và thảo luận. lũy thừa như sau (A. Karamanlı, 2017) z S F z z0 z1 y x 0 hc h z2 z3 b L MÆt c¾t dÇm Hình 1. Dầm sandwich 2D-FGM hai pha chịu lực di động   z  z  nz  x x n chẳng hạn mô-đun đà ...